鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用范圍及設(shè)計(jì)特點(diǎn)
鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍除須根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)作出合理選擇外，還須結(jié)合我國(guó)國(guó)情針對(duì)具體情況進(jìn)行綜合考慮。目前我國(guó)在工業(yè)與民用建筑中鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，大致有如下幾個(gè)范圍：
A.重型廠房結(jié)構(gòu)
起重機(jī)起重量較大或其工作較繁重的車間多采用鋼骨架。如冶金廠房的平爐、轉(zhuǎn)爐車間，混鐵爐車間，初軋車間；重型機(jī)械廠的鑄鋼車間，水壓機(jī)車間，鍛壓車間等。近年隨著網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的大量應(yīng)用，一般的工業(yè)車間也采用了鋼結(jié)構(gòu)。
B.塔桅結(jié)構(gòu)
包括塔架的桅桿結(jié)構(gòu)，如電視塔、微波塔、輸電線塔、鉆井塔、環(huán)境大氣監(jiān)測(cè)塔、無(wú)線電天線欖桿、廣播發(fā)射桅桿等。
C.大跨結(jié)構(gòu)
如飛機(jī)裝配車間、飛機(jī)庫(kù)、干煤棚、大會(huì)堂、體育館、展覽館等皆需大跨結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)體系可分為網(wǎng)架、懸索、拱架以及框架等。
D.多層、高層及超高層建筑
多層和高層建筑的骨架可采用鋼結(jié)構(gòu)。工業(yè)建筑中的多層框架和旅館、飯店等高層或超高層建筑，宜采用框架結(jié)構(gòu)體系、框架支撐體系、框架剪力墻體系。近年來(lái)鋼結(jié)構(gòu)在此領(lǐng)域的應(yīng)用已逐步得到發(fā)展。
E.承受振動(dòng)荷載影響及地震作用的結(jié)構(gòu)
設(shè)有較大鍛錘的車間，其骨架直接承受的動(dòng)力盡管不大，但間接的振動(dòng)卻極為強(qiáng)烈，可采用鋼結(jié)構(gòu)。對(duì)于抗地震要求高的結(jié)構(gòu)也宜采用鋼結(jié)構(gòu)。
F.其他構(gòu)筑物
如棧橋、管道支架、井架和海上采油平臺(tái)等。
G.板殼結(jié)構(gòu)
如大型油庫(kù)、油罐、煤氣庫(kù)、高爐、熱風(fēng)爐、漏斗、煙囪、水塔以及各種管道等。
H.可拆卸或移動(dòng)的結(jié)構(gòu)
商業(yè)、旅游業(yè)和建筑工地用活動(dòng)房屋，多采用輕型鋼結(jié)構(gòu)，并用螺栓或扣件連接。
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單步驟和設(shè)計(jì)思路
(一) 判斷結(jié)構(gòu)是否適合用鋼結(jié)構(gòu)
鋼結(jié)構(gòu)通常用于高層、大跨度、體型復(fù)雜、荷載或吊車起重量大、有較大振動(dòng)、要求能活動(dòng)或經(jīng)常裝拆的結(jié)構(gòu)。直觀的說(shuō)：大廈、體育館、歌劇院、大橋、電視塔、雕塑、倉(cāng)棚、工廠、住宅、山地建筑和臨時(shí)建筑等。這是和鋼結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)相一致的。
(二) 結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置
結(jié)構(gòu)選型及布置是對(duì)結(jié)構(gòu)的定性，由于其涉及廣泛，應(yīng)該在經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師指導(dǎo)下進(jìn)行。
在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中都應(yīng)該被強(qiáng)調(diào)的是"概念設(shè)計(jì)"，它在結(jié)構(gòu)選型與布置階段尤其重要. 對(duì)一些難以作出精確理性分析或規(guī)范未規(guī)定的問(wèn)題，可依據(jù)從整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系、破壞機(jī)理、震害、試驗(yàn)現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)所獲得的設(shè)計(jì)思想，從全局的角度來(lái)確定控制結(jié)構(gòu)的布置及細(xì)部構(gòu)造措施。 在早期迅速、有效地進(jìn)行構(gòu)思、比較與選擇，所得結(jié)構(gòu)方案往往易于手算、力學(xué)行為清晰、定性正確，并可避免結(jié)構(gòu)分析階段不必要的繁瑣運(yùn)算。同時(shí)，它也是判斷計(jì)算機(jī)內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。
鋼結(jié)構(gòu)通常有框架、平面桁架、網(wǎng)架（殼）、索膜、輕鋼、塔桅等結(jié)構(gòu)形式。
其理論與技術(shù)大都成熟。亦有部分難題沒(méi)有解決，或沒(méi)有簡(jiǎn)單實(shí)用的設(shè)計(jì)方法，比如網(wǎng)殼的穩(wěn)定等。
結(jié)構(gòu)選型時(shí)，應(yīng)考慮不同結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)。在工業(yè)廠房中，當(dāng)有較大懸掛荷載或大范圍移動(dòng)荷載，就可考慮放棄門(mén)式剛架而采用網(wǎng)架。基本雪壓大的地區(qū)，屋面曲線應(yīng)有利于積雪滑落（切線50度外不需考慮雪載 ），如亞?wèn)|水泥廠石灰石倉(cāng)棚采用三心圓網(wǎng)殼，總雪載和坡屋面相比釋放近一半。降雨量大的地區(qū)相似考慮。建筑允許時(shí)，在框架中布置支撐會(huì)比簡(jiǎn)單的節(jié)點(diǎn)剛接的框架有更好的經(jīng)濟(jì)性。而屋面覆蓋跨度較大的建筑中，可選擇構(gòu)件受拉為主的懸索或索膜結(jié)構(gòu)體系。高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，常采用鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，在地震烈度高或很不規(guī)則的高層中，不應(yīng)單純?yōu)榱私?jīng)濟(jì)去選擇不利抗震的核心筒加外框的形式。宜選擇周邊巨型SRC柱，核心為支撐框架的結(jié)構(gòu)體系。我國(guó)半數(shù)以上的此類高層為前者，對(duì)抗震不利。
結(jié)構(gòu)的布置要根據(jù)體系特征，荷載分布情況及性質(zhì)等綜合考慮.一般的說(shuō)要?jiǎng)偠染鶆?力學(xué)模型清晰.盡可能限制大荷載或移動(dòng)荷載的影響范圍，使其以最直接的線路傳遞到基礎(chǔ). 柱間抗側(cè)支撐的分布應(yīng)均勻.其形心要盡量靠近側(cè)向力(風(fēng)、震)的作用線. 否則應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn). 結(jié)構(gòu)的抗側(cè)應(yīng)有多道防線. 比如有支撐框架結(jié)構(gòu)，柱子至少應(yīng)能單獨(dú)承受1/4的總水平力.
框架結(jié)構(gòu)的樓層平面次梁的布置，有時(shí)可以調(diào)整其荷載傳遞方向以滿足不同的要求。通常為了減小截面沿短向布置次梁，但是這會(huì)使主梁截面加大，減少了樓層凈高，頂層邊柱也有時(shí)會(huì)吃不消，此時(shí)把次梁支撐在較短的主梁上可以犧牲次梁保住主梁和柱子.
(三) 預(yù)估截面
結(jié)構(gòu)布置結(jié)束后，需對(duì)構(gòu)件截面作初步估算。主要是梁柱和支撐等的斷面形狀與尺寸的假定。
鋼梁可選擇槽鋼、軋制或焊接H型鋼截面等。根據(jù)荷載與支座情況，其截面高度通常在跨度的1/20~1/50之間選擇。翼緣寬度根據(jù)梁間側(cè)向支撐的間距按l/b限值確定時(shí)，可回避鋼梁的整體穩(wěn)定的復(fù)雜計(jì)算，這種方法很受歡迎。 確定了截面高度和翼緣寬度后，其板件厚度可按規(guī)范中局部穩(wěn)定的構(gòu)造規(guī)定預(yù)估。
柱截面按長(zhǎng)細(xì)比預(yù)估. 通常50<λ<150， 簡(jiǎn)單選擇值在80附近。根據(jù)軸心受壓、雙向受彎或單向受彎的不同，可選擇鋼管或H型鋼截面等.
對(duì)應(yīng)不同的結(jié)構(gòu)，規(guī)范對(duì)截面的構(gòu)造要求有很大的不同，如鋼結(jié)構(gòu)所特有的組成構(gòu)件的板件的局部穩(wěn)定問(wèn)題，在普鋼規(guī)范和輕鋼規(guī)范中的限值有很大的區(qū)別。
除此之外，構(gòu)件截面形式的選擇沒(méi)有固定的要求，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該根據(jù)構(gòu)件的受力情況，合理的選擇安全經(jīng)濟(jì)美觀的截面。
